Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil División de Recursos Hídricos y Medio Ambiente
INTRODUCCIÓN Las pruebas de jarra se utilizan tanto en plantas de tratamiento de agua potable existentes como en la etapa de proyecto con el objeto de definir la dosis de coagulante. Sin embargo, se puede obtener mucha más información considerando solo pequeñas modificaciones a la prueba convencional. En efecto, es la prueba más rápida y económica para definir múltiples variables que afectan el tratamiento del agua.
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE PRUEBAS DE JARRA
GERARDO AHUMADA THEODULOZ
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INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN
Determinación del coagulante más recomendable. Determinación del pH de coagulación óptimo para diferentes coagulantes. Evaluación de la efectividad de los polímeros. Punto óptimo de aplicación de polímeros en el tren de tratamiento. Secuencia óptima de aplicación de coagulantes, polímeros y ajuste de pH. Tiempo óptimo de floculación.
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Gradiente óptimo. Determinación de curvas de velocidad de sedimentación. Turbiedad remanente y efecto en el rendimiento de los filtros. Evaluación de resultados de recirculación de lodos. Evaluación de la factibilidad de filtración directa. Evaluación cualitativa del tamaño y del tiempo inicial de formación del floc.
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4
1
EQUIPOS: 4 JARRAS
EQUIPOS: 6 JARRAS
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EQUIPOS: 4 JARRAS PORTÁTIL
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6
EQUIPOS: JARRA 2 L
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2
EQUIPOS: 6 JARRAS + 6 FILTROS
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EQUIPOS: 6 FILTROS DE PAPEL
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EQUIPAMIENTO E INSTRUMENTACION
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DOSIS ÓPTIMA Dosis óptima de coagulante
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1
Medición de la turbiedad del agua cruda.
2
Llenado de 6 jarras de 2 litros con agua cruda
3
Agregado de diferentes dosis de coagulante en cada jarra
4
Mezcla rápida a velocidad máxima durante 1 minuto
5
Mezcla lenta a velocidad media durante 10 a 30 minutos
6
Sedimentación (Reposo) durante 15 a 30 minutos
7
Medición de la turbiedad del agua sedimentada en cada jarra.
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12
3
DOSIS ÓPTIMA
TIEMPO DE FLOCULACIÓN
DOSIS ÓPTIMA
Tiempo de floculación
90 TURBIEDAD (unt)
80
1
Medición de la turbiedad del agua cruda.
2
Llenado de 6 jarras de 2 litros con agua cruda
70 60
3
50 40
4
30
Agregado
10 0 0
10
20
30
40
50
60
dosis
de
coagulante
óptimo
en cada
jarra
Mezcla rápida a velocidad máxima durante 1 minuto Mezcla lenta a velocidad media durante diferentes tiempos en cada
5
20
de
(determinado en prueba anterior)
jarra (5, 10, 15, 20, 25 y 30 minutos)
6
Sedimentación (Reposo) durante 15 a 30 minutos
7
Medición de la turbiedad del agua sedimentada en cada jarra.
DOSIS (mg/l)
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TIEMPO DE FLOCULACIÓN
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GRADIENTE
TURBIEDAD RESIDUAL (UNT)
Gradiente de floculación (función de velocidad mezcla lenta)
2015
TIEMPO FLOCULACION 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
1
Medición de la turbiedad del agua cruda.
2
Llenado de 6 jarras de 1 litro con agua cruda
3 40 RPM
4
Agregado de dosis de coagulante óptimo en cada jarra (determinado en prueba anterior) Mezcla rápida a velocidad máxima durante 1 minuto Mezcla lenta a diferentes velocidades en cada jarra (10, 20, 30, 40,
5 0
10
20
30
TR (min)
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50 y 60 RPM) durante el tiempo óptimo de floculación (determinado en prueba anterior)
40
15
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6
Sedimentación (Reposo) durante 15 a 30 minutos
7
Medición de la turbiedad del agua sedimentada en cada jarra.
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4
GRADIENTE
GRADIENTE
Cálculo del Gradiente
Gradiente Óptimo GRADIENTE
TURBIEDAD (UNT)
120 100 80 30 rpm
60 50 rpm
40 20 0 0
10
20
30
40
50
60
DOSIS (mg/l)
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TIEMPO FLOCULACIÓN
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TASA DE SEDIMENTACIÓN
TURBIEDAD AGUA SEDIMENTADA (UNT)
TIEMPO FLOCULACION
250
Tiempo Muestreo - t
Distancia Sedimentación - d
Velocidad Sedimentación
Tasa Sedimentación
200
(min)
(cm)
(cm/min)
(m3 /m2 /día)
150
30 rpm
1
10
10
144.0
100
50 rpm
2
10
5
72.0
3
10
3.3
48.0
5
10
2.0
28.8
10
10
1.0
14.4
50
0 0
5
10
15
20
25
30
35
TR (min)
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5
FILTRACIÓN DIRECTA
FILTRACIÓN DIRECTA Determinación y registro de la turbiedad del agua cruda. Llenado de jarras de 2 litros con agua cruda. Agregado de diferentes dosis de coagulante en cada jarra. Mezcla rápida a velocidad máxima durante 30 a 60 segundos. Filtrado del agua coagulada a través de papel Whatman #40 , o sino, Filtrado del agua coagulada a través de filtros.
La filtración directa es un proceso atractivo tanto por sus menores costos de inversión como de operación. Para determinar los parámetros de diseño y la factibilidad de la filtración directa se sigue el siguiente procedimiento:
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20 cm Agua coagulada
1. 2.
Ejemplo filtrado de agua coagulada a través de filtro piloto de laboratorio (D = 5 cm)
3. 4. 5. 6. 7. 8.
25 cm Arena cuarcítica
10 cm Gravilla de soporte 2015
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BIBLIOGRAFÍA
FILTRACIÓN DIRECTA
25 cm Antracita
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Arboleda, Jorge, Teoría y Práctica de la Purificación del Agua, 1994. Churchill, J.J., M.W. Beutel and P.S. Burgoon , Evaluation of optimal dose and mixing regime for alum treatment of Matthiesen Creek inflow to Jameson Lake, Washington , 2008. General Chemical, Jar Testing Technical Bulletin , 2010. Hudson & Wagner, Conduct and Uses of Jar Tests, 1981. Lay, Hudson & Singley, Velocity-Gradient Calibration of Jar Test Equipment, 1975. Phipps & Bird, PB-700™ Series Six-paddle Standard Jartester, 2002. Tekippe & Ham, Coagulation Testing: A comparison of Techniques, 1970. Tekippe & Ham, Velocity-Gradient Paths in Coagulation, 1971.
Salida agua filtrada U.de Chile
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